局域网通信中的几个重要技术.doc

1、局域网通信中的几个重要技术【关键字】局域网、介质访问控制技术、帧、封装、存储转发、VLAN技术【摘要】一个单位一般需要组建一个局域网以连入到互联网中，局域网中多采用带有冲突检测的载波监听多路访问技术；IEEE802.3系列协议封装的帧格式是局域网中最为常见的数据组织形式；交换式局域网及VLAN技术目前被广泛的应用；本文将从以上几个方面去深入的认识局域网。局域网覆盖范围小，组建灵活、投资少、可靠性好，易于维护和升级，局域网技术已经走近千家万户，一个单位、一个组织都需要组建一个局域网以连入到互联网中。一般而言，一个局域网中的主机往往同属于一个网段，从而易于整个网络的寻址、布局，也有利于本局域网的管

2、理和维护。一、局域网中的介质访问控制技术1、载波侦听多路访问技术CSMA技术在整个网络架构体系中，局域网具有举足轻重的地位，它覆盖范围小，往往适合一个单位、一个部门组建。由于复用技术所使用的设备往往价格不菲，因此局域网多不采用多路复用技术。故而局域网中的介质访问技术（多用户争用信道的机制）尤显的重要。以下说明常见的四种：（1） 坚持型CSMA技术特点：若用户需要传输数据，先侦听传输介质，如果介质是空闲的，则立即发送；如果介质是忙的，继续监听，直到介质空闲，立即发送。缺点：当多个用户同时捕捉到空闲时，而下个时刻又同时需要占用信道，则此时产生冲突，当网络中工作站的数目增加时，这种冲突产生的几率是非

3、常大的。（2） 非坚持型CSMA技术特点：若用户需要传输数据，先侦听传输介质，如果介质是空闲的，则发送；如果介质是忙的，则通过随机算法产生一段随机时间，待随机时间耗尽后，继续侦听；重复以上步骤，直到介质空闲，占用信道，用户传输数据。缺点：一旦用户侦听信道的结果为忙，则需要产生一个等待时间（这个时间的跨度是随机的、不等的），而在这个等待时间内，信道是无法利用的，降低了信道的利用率。（3）P坚持CSMA技术特点：P坚持算法是以上两种技术的折中方案，它一方面可以减少冲突，一方面可以降低对介质的浪费，提高通信介质的利用率。（4）带有冲突检测的载波监听多路访问技术特点：若用户需要传输数据，先监听信道，如

4、果信道空闲，发送数据，发送后，用户还需持续监听信道，若在2t（信号在局域网内来回所花费的时间）时间内，无冲突产生，用户将剩下的数据全部发给接收方，若在2t时间内产生冲突，则最先捕捉到冲突的网卡发送一个阻塞（JAM）信号给网络中所有用户，当发送方收到此阻塞信号后产生一个随机等待时间，此随机等待时间耗尽后再重复以上步骤。局域网多采用以太机制，以太网适合各种网络拓扑结构，如：总线型、星型、树型、网状型等，传统以太网及目前的快速以太网多采用此机制争用信道，如IEEE802.3，IEEE802.3U等。2、局域网中的“令牌”（TOKEN）机制（1）令牌环网TOKEN RING（IEEE802.5）主要特

5、点：在环状网络中，令牌是唯一的，令牌流动是有方向的，任何用户持用令牌后才具有占有信道的权利，而且令牌的拥有时间是固定的（HOLD TIME），当该时间耗尽后，令牌便开始按照某个方向向下流动。（2）令牌总线网TOKEN BUS（IEEE802.4）主要特点：物理上看是总线结构，逻辑上环状结构。二、局域网中数据的封装不同的传输链路，在局域网中数据的封装格式往往不同。最常见的封装协议有：PPP协议、HDLC协议、SLIP协议、CSLIP协议、最为重要的封装格式为IEEE802.3系列协议（以太网帧所采用的封装格式）。48位物理地址（MAC）的加入主要是确保网络通信一对一间的可靠和安全性，单靠可以修改

6、、配置的逻辑地址（IP地址）是无法胜任的，但逻辑地址更方便在大范围网络范围内的寻址。上图中的封装格式说明了如何启用ARP协议来依据某个IP地址找到所对应的MAC地址。“广播”机制在其中功不可没，但亦有安全隐患，如ARP欺骗。不管采用何种技术架构的局域网，其在数据链路层对帧的长度必有限制。限制每个帧长度的大小有利于：（一）、增加网络的公平性和实时性，使多个用户交替占用信道，（二）、均衡了整个网络的负载，因为在IP层，往往采用报文分组的格式来陆续传输信息，不同的报文分组有不同的编号，可被路由设备从不同路径路由到接收方。称数据链路层中最大帧的长度为最大传输单元（MTU），不同的网络其传输媒介的特性和

7、速率是不一样的，其MTU的值也不一样。如：以太网为1518个字节，点对点为296B，X.25为576B，FDDI为4352B，4Mbps的令牌环网为4464B，16 Mbps的令牌环网为17914B等。4个字节的CRC校验说明了数据链路层检验的重要性和必要性。三、交换式局域网及虚拟局域网技术VLAN技术1、换式局域网的优点交换式局域网的核心设备是交换机。交换机继承和发展了中继器的功能，局域网中的故障不具备全局性，易于维护和升级，由于交换机的存储功能，进一步减少了冲突产生的几率；同时，由于数据链路层中的数据得以存储和分析后，更加便于网络的按需配置和管理。2、虚拟局域网技术虚拟局域网技术是指在局域

8、网交换机里采用网络管理软件所构建的可跨越不同物理网段、不同网络、不同位置的端到端的逻辑网络。同一个虚拟局域网（同一个VLAN）中的所有工作站同属于同一个广播域（冲突域）。从物理上看，所有工作站通过一个或若干个交换机相连接，看起来好像同属于一个局域网，然而在逻辑上却属于不同的广播域，这就是VLAN技术，采用这种技术，可以进一步的缩小冲突域，减少冲突的产生，也更加方便网络的相关配置和管理，更加满足用户的许多实际需求。（1） VLAN的类型按端口划分（此种方法最普及）、按MAC地址划分和按IP地址划分等。（2） 实例：跨交换机实现相同VLAN间的通信，实验拓扑图如下：主要步骤：分别在SWITCH A 和B上划分 VLAN10 和VLAN 20，并分别将相应端口添加到不同的VLAN中。将SWITCH A 和B 的24号端口设置成TRUNK口（干道技术）。为每台PC机设置IP和子网掩码并用PING命令验证PC1和PC3之间是否能够通信。局域网技术发展飞速，如今的局域网中无线网络越来越受重视，可以看到不远的未来千兆局域网将在我国普及，而万兆局域网技术已经逐渐成熟起来。任何单位甚至家庭都需要搭建一个局域网，掌握局域网技术，为我们的生活和生产提供了极大的便利。